【摘要】：黃土高原的黃土和紅粘土沉積序列蘊(yùn)藏著豐富的古氣候和古環(huán)境信息,為理解黃土高原地區(qū)的氣候歷史和氣候演化機(jī)制提供了良好的研究載體,然而地學(xué)家對于黃土物源的演化歷史還存在較大爭論。重礦物分析在約束砂巖物源上是一個(gè)很有效的技術(shù),但是很少應(yīng)用到黃土之中,因此,我們在黃土高原的西峰、洛川和曹峴剖面采集了黃土和紅粘土樣品,并利用新奇的掃描電子顯微鏡礦物定量分析方法(QEMSCAN方法)對這些剖面的黃土-古土壤和紅粘土進(jìn)行了重礦物分析,根據(jù)樣品的重礦物分析結(jié)果探討利用重礦物恢復(fù)黃土高原物源歷史的有效性。黃土和紅粘土的重礦物研究發(fā)現(xiàn)對于過去50萬年期間沉積的黃土,其重礦物成分是相似的,表明沉積后重礦物經(jīng)歷了較少改變,暗示過去50萬年期間沉積的黃土具有相同的物源。與此相反,對于90-300萬年間沉積的樣品,穩(wěn)定重礦物的相對比例隨年代的增加而增加,而不穩(wěn)定重礦物角閃石的含量隨年代的增加而減少。這說明,較老地層中的重礦物組分經(jīng)歷了明顯的后期改造,并且隨著時(shí)間的增加重礦物被改造的程度也隨之增加。我們認(rèn)為重礦物組分隨時(shí)間變化的趨勢可能暗示了時(shí)間是影響重礦物組分變化的重要因素之一。除此之外,對比同時(shí)代氣候較干旱西峰剖面樣品和氣候較濕潤的洛川剖面樣品,我們發(fā)現(xiàn)氣候較干旱的西峰剖面樣品中不穩(wěn)定重礦物含量更高,說明氣候也是影響重礦物組分的重要因素。通過上述對黃土高原西峰、洛川和曹峴剖面的黃土-古土壤和紅粘土樣品的重礦物結(jié)果的分析,我們得出：50萬年以來的黃土保留了物源信息,可以利用重礦物方法追溯這一時(shí)期的黃土物源歷史,而90-300萬年間的黃土-紅粘土中的重礦物組分發(fā)生顯著的改變,不能用來追溯黃土物源歷史。本次研究證明了氣候和時(shí)間是決定細(xì)顆粒沉積物(黃土)中重礦物是否經(jīng)歷明顯后期改造的重要因素,50萬年以來的黃土中重礦物沒有經(jīng)歷明顯的后期改造,而90萬年以前的黃土重礦物組成經(jīng)歷了明顯的后期改造。這些發(fā)現(xiàn)對利用細(xì)顆粒沉積物中的重礦物組合特征來恢復(fù)物源歷史具有重要的借鑒意義。 眾多的研究認(rèn)為中國的近緣沙漠是黃土高原的主要源區(qū),而中國的近緣沙漠主要由巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙漠等組成,并且到目前為止針對這些沙漠所進(jìn)行的黃土物源研究還沒有達(dá)成一致意見。因此,我們對巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙漠進(jìn)行了QEMSCAN重礦物的分析,并與50萬年以來的黃土-古土壤中的重礦物組分比較,追溯黃土物源。通過對黃土-古土壤與沙漠和黃河樣品中重礦物成分的比較,我們發(fā)現(xiàn)毛烏素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠以及黃河可能是中國黃土主要的物源貢獻(xiàn)者。 此外,關(guān)于黃土物源在空間和時(shí)間尺度上是否存在變化這個(gè)問題,仍存在爭論。為了研究這個(gè)問題,我們選取黃土高原地區(qū)具有不同氣候特征的50萬年以來的黃土和古土壤樣品(L1和S1,L4和S4)進(jìn)行了重礦物對比研究,結(jié)果顯示黃土高原不同地區(qū)黃土和古土壤樣品的重礦物具有類似的成分,說明黃土高原的物源至少在近50萬年以來沒有明顯的變化,這一結(jié)論與單顆粒鋯石U-Pb方法得出的結(jié)論是一致的。 綜上所述,本文首次討論了黃土-紅粘土重礦物組分的控制因素,發(fā)現(xiàn)對于50萬年以來的黃土-古土壤,其重礦物沒有受到后期改造作用的顯著影響。因此,通過利用QEMSCAN方法對黃土高原50萬年以來的黃土-古土壤的重礦物研究,我們檢驗(yàn)了黃土高原在晚第四紀(jì)時(shí)期的物源歷史,發(fā)現(xiàn)黃土高原的物源在50萬年以來在時(shí)間和空間上并未發(fā)生明顯的變化,并且毛烏素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠以及黃河可能是中國黃土的主要物源源區(qū)。對于90萬年以前的黃土和紅粘土,因?yàn)槭艿綍r(shí)間和氣候兩要素的綜合影響,其重礦物組成已發(fā)生顯著改變,因此利用重礦物方法很難從中有效地恢復(fù)黃土高原物源歷史。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S151.9;P575

【參考文獻(xiàn)】

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